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鋰離子電池在最初的幾個充放電循環(huán)中，在電極-電解質(zhì)界面處形成了脆弱的多組分結(jié)構(gòu)（SEI），這一結(jié)構(gòu)對電極的化學和結(jié)構(gòu)完整性起著關鍵作用，因而被廣泛稱為LIB中最重要和最不為人所知的成分。

在此，美國加州大學洛杉磯分校的B. C. Regan團隊在掃描透射電子顯微鏡（STEM）中使用電子能量損失光譜（EELS）演示了鋰離子電池負極在多個充放電循環(huán)中的原位光譜成像。本文使用超薄鋰離子電池，獲得了固體電解質(zhì)界面層（SEI）的各種成分的參考EELS光譜，然后將這些“化學指紋”應用于相應物理結(jié)構(gòu)的高分辨率真實空間映射，觀察了SEI中Li和LiH枝晶的生長，并對SEI本身進行了指紋識別。

圖1. 嵌鋰的單晶石墨片

總之，作者觀察到主要由無機Li化合物組成的化學非均相SEI，正如之前使用其他方法所看到的一樣。然而，原位STEM EELS利用空間分辨率和化學識別相結(jié)合，允許在界面層生長時觀察到它，這是其他技術無法比擬的。本研究不僅清楚地看到了Li和LiH枝晶，還看到了它們的納米級氧化物殼層，但是只能檢測和繪制符合已知條件的SEI化合物。擴展的EELS指紋庫將允許這些方法在不增加實驗復雜性的情況下提供SEI的形式和功能的更完整的圖片。

因此，該工作為理解鋰離子電池的空氣敏感液態(tài)化學的高空間和光譜分辨率原位成像影響電池安全、容量和壽命的復雜動態(tài)機制開辟了途徑。

圖2. 更致密的SEI

Operando spectral imaging of the lithium ion battery’s solid-electrolyte interphase, Science Advances 2023 DOI:10.1126/sciadv.adg5135

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加州大學洛杉磯分校?Science子刊：原位表征液態(tài)電池SEI

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